血红蛋白和SiO2凝胶层层组装膜在碳纳米管/金纳米粒子修饰电极界面上的直接电化学及电催化研究

以SiO2凝胶膜和蛋白质交互组装法固定血红蛋白(Hb), 对其进行了电化学和电催化研究. 首先制备碳纳米管/金纳米粒子复合材料修饰的MWNTs-Au/GC电极, 为防止蛋白质在电极表面流失, 将Hb和自制的SiO2凝胶膜交替滴涂到电极表面, 得到SiO2/Hb层层组装膜修饰电极, 即{SiO2/Hb}n/MWNTs-Au/GC电极, n=2为优化层数. Hb在{SiO2/Hb}2/MWNTs-Au/GC电极上仍能保持其特有的生物活性, 并能与电极进行稳定快速的电子直接转移, 同时表现出过氧化物酶特性, 对H2O2具有良好的生物电催化还原能力.     

PMo12-PPY修饰的多孔阳极氧化铝膜电极的电化学交流阻抗研究

将磷钼杂多酸聚吡咯(PMo12-PPY)用电聚合法沉积在载有多孔阳极氧化铝(AAO)的玻碳电极表面(AGCE),制备了PMo12-PPY/AGCE纳米复合材料修饰电极,并通过循环伏安(CVs)、电化学阻抗谱(EIS)方法表征了PMo-PPY/AGCE和PMo-PPY/GCE的电化学性质及电极界面反应特征.结果表明,AAO膜使电极表面粗糙度降低,电子传输的能力增强,并使氧化还原反应速度加快.     

血红蛋白在溶胶-凝胶纳米银修饰电极上的直接电化学

运用溶胶-凝胶技术将血红蛋白(Hb)固定于纳米银(AgNPs)修饰的玻碳电极(GCE)表面,制得溶胶-凝胶血红蛋白纳米银修饰电极(Sol-Gel/Hb/AgNPs/GCE)。优化了修饰电极的制备条件,研究了该修饰电极在B-R缓冲溶液(pH=4.10)中的电化学行为,探讨了Hb在AgNPs修饰电极表面的直接电子转移机理。结果表明:AgNPs不仅保持了Hb的生物活性,而且通过它的催化效应,实现了Hb与电极之间的直接电子转移。进一步的实验结果显示,固定在纳米银修饰电极表面的Hb能保持其对H2O2的生物电催化活性。     

碳纳米管促进氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移

将血红蛋白(Hb)、辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx)分别固定在经碳纳米管修饰的玻碳电极(CNT/GC)上,制成Hb CNT/GC、HRP CNT/GC和GOx CNT/GC电极.Hb、HRP和GOx在CNT/GC电极表面均能发生有效和稳定的直接电子转移反应,其相应的循环伏安曲线均显示出一对几近对称的氧化还原峰;在60mV/s下,其式量电位E0'分别为-0.343V、-0.319V和-0.456V(vs.SCE,pH6.9),且不随扫速而变;以上三者在CNT/GC电极表面直接电子转移的表观速率常数ks依次为1.25±0.25、2.07±0.56和1.74±0.42s-1;根据式量电位E0'随缓冲溶液pH值的变化关系,确知在CNT/GC电极上,Hb或HRP发生的直接电化学遵从(1e+1H+)电极过程机理,而GOx发生的直接电化学反应则遵从(2e+2H+)机理.此外,固定在CNT/GC电极表面的Hb、HRP和GOx也同时表现出对各自底物的生物电催化活性.由本文制备的碳纳米管修饰电极及其固定生物蛋白质(酶)的方法具有简单、易于操作等优点,并可用于对其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移测试.     

三维金纳米团簇/多壁碳纳米管-Nafion膜修饰电极的电化学制备及血红蛋白的直接电化学

用改进的全电化学三步法制备三维金纳米团簇/多壁碳纳米管(3D Au/MWCNTs)纳米复合材料,并用Nafion(Nafion)膜进行涂布固定,制得3D Au/MWCNTs-Nafion修饰电极.利用透射电子显微镜(TEM)和能量色散光谱(EDS)对所得纳米复合材料的形貌进行表征.3D Au/MWCNTs具有金纳米核团簇而成的特殊圆丘状三维结构,电化学活性表面积(ECSA)比均匀分散的Au/MWCNTs提高了一个数量级,可有效提高血红蛋白(Hb)在电极表面的负载量.运用循环伏安法和计时电流法对3D Au/MWCNTs-Nafion修饰电极的生物电催化性质进行研究,其在Hb溶液中显示了良好的电催化活性和稳定性:还原氧化峰电流高,反应可逆性好,提供了有利于Hb直接电子转移的电化学环境.固载于Au/MWCNTs-Nafion上的Hb能够保持其生物活性,对双氧水(H2O2)表现出良好的催化性能,这是3D Au纳米团簇和MWCNTs共同作用的结果.实验表明,3D Au/MWCNTs-Nafion修饰电极结构特殊、性能优越,对Hb的直接电化学研究具有积极的促进作用,为准确高效的检测Hb及相关生物活性物质提供了新的电极选择.     

纳米结构ZnO/染料/聚吡咯光阳极的光电化学性质

用光电化学方法研究了染料RuL2 (NCS) 2 (L =2 ,2′ bipydine 4,4′ dicarboxylicacid) (简写为Dye)、聚吡咯 (PPy)敏化氧化锌 (ZnO)纳米晶电极以及用RuL2 (NCS) 2 和PPy复合敏化ZnO纳米晶膜电极的光电化学行为 .实验表明 ,ZnO/PPy纳米多孔膜电极为双层n 型半导体结构 .PPy和RuL2(NCS) 2 都可对ZnO纳米晶膜产生敏化作用 ,ZnO/RuL2 (NCS) 2 /PPy复合多孔膜电极产生的光电流远大于ZnO/PPy纳米多孔膜电极和ZnO/Dye多孔膜电极产生的光电流 .讨论了该电极的光生电子的机理 ,初步测定了ZnO/RuL2 (NCS) 2 /PPy电极作为光阳极的光电化学电池的工作特性曲线 ,测得该电池的光电转换效率为 1 .3% ,填充因子为 0 .75 .     

血红蛋白在二维纳米金Langmuir—Blodgett单层膜修饰电极上的直接电化学

利用Langmuir-Blodgett(LB)技术在氧化铟锡(ITO)电极上制备了分散均匀的二维纳米金单层膜,并将血红蛋白(Hb)直接固定于该修饰电极表面,研究了Hb在电极上的直接电化学行为.实验结果表明:纳米金可以改善Hb和电极间的直接电子传递,提高电子传递效率.Hb/Nano-Au修饰电极在pH 5.0～9.0范围内的式电位与溶液pH呈线性关系,斜率为-57 mV/pH,说明Hb的电子传递过程伴随质子转移;该修饰电极对H2O2具有良好的催化作用,在0.1 mol/L pH 7.0 的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,H2O2在2.5×10-6～4.1×10-4 mol/L浓度范围内与响应电流呈良好的线性关系,检出限为6.2×10-7 mol/L;其异相电子转移速率常数为0.66 s-1,米氏常数为0.20 mmol/L.     

铁氰化铈薄膜固载血红蛋白修饰的过氧化氢生物传感器的制备及性能

采用电化学沉积法将铁氰化铈(CeHCF)薄膜修饰于玻碳电极(GCE)表面,得到铁氰化铈薄膜修饰玻碳电极;将血红蛋白(Hb)固载于该修饰电极表面,成功制得了Hb/CeHCF/GCE过氧化氢生物传感器.考察了铁氰化铈薄膜修饰玻碳电极的氧化还原机理和制备条件,并对血红蛋白在电极上的电子传递过程进行了较为深入的研究.结果表明,铁氰化铈薄膜为血红蛋白提供了温和的固载环境,可实现血红蛋白与电极表面的直接电子转移,提高了血红蛋白的电化学活性;所制得的传感器对过氧化氢具有较高的催化响应和较强的稳定性.相关研究结果在生物医学和临床医学领域具有一定的借鉴意义.     

纳米二氧化钛对辣根过氧化酶催化作用

将辣根过氧化物酶(HRP)固定在二氧化钛(TiO2)纳米颗粒或纳米管修饰玻碳电极(GC)上,形成纳米TiO2微粒/HRP修饰GC电极和TiO2纳米管/HRP修饰GC电极.比较了HRP在纳米TiO2微粒、TiO2纳米管电极上的直接电子转移反应.实验表明,HRP在TiO2纳米管电极表面更能有效地促进它的电活性中心发生电子交换反应.此外,还测定了HRP标记抗体的电化学性能,为抗原抗体免疫反应信号的选择提供了参考依据.     

用磷钨杂多酸-聚吡咯-氧化铝薄膜修饰玻碳电极测定废水中的对苯二酚

利用草酸电解液一步阳极氧化法在高纯铝表面制得纳米孔阳极氧化铝(AAO)薄膜;随后通过纳米孔阳极氧化铝模板电聚合,将磷钨杂多酸(PW12)掺杂吡咯(Py)溶液修饰到玻碳电极(GCE)表面,制得高灵敏的纳米微粒修饰电极(PW12-PPy/AGCE);研究了PW12-PPy/AGCE的伏安行为,考察了其影响因素;并将该电极应用于废水中对苯二酚的测定.结果表明,所制备的PW12-PPy/AGCE可以用于测定废水中的对苯二酚.     

纳米电容器的组建及电化学性能

用逐层组装法在阳极氧化铝模板的纳米孔内制备纳米电容器,其组成为电化学聚合PPy/电沉积TiO2多孔隔膜/化学聚合PPy.该纳米电容器显示了典型的电化学超电容性质,且具有良好的充放电性能.     

聚吡咯/硫化镉核壳纳米线的制备及整流特性

以无机多孔氧化铝膜为模板,利用气相沉积和原位电化学沉积方法成功地制备了有机-无机杂化聚吡咯/硫化镉核壳纳米线;采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了聚吡咯/硫化镉核壳纳米线的表面形貌和微结构.结果表明,内部的聚吡咯纳米线紧紧依附在外部的硫化镉纳米管中,并且硫化镉纳米管被聚吡咯全部填充.与此同时,在聚吡咯/硫化镉核壳纳米线中,外部硫化镉壳与内部聚吡咯核之间存在电荷转移;聚吡咯和硫化镉之间形成有机-无机杂化的P-N界面,从而导致单根聚吡咯/硫化镉核壳纳米线显示出不同于外部壳和内部核的整流特性.     

纳米孔阵列阳极氧化铝膜的制备和表征

本文通过在0℃、0.5mol·L^-1的草酸溶液中阳极氧化高纯铝片的方法制得了阳极氧化铝(AAO)膜，并用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对AAO膜的形貌和结构进行了表征。结果表明，阻挡层AAO膜中大小一致的膜胞在铝/氧化铝界面上排成六方形阵列;有孔层AAO膜中含有高度有序的纳米孔阵列和膜胞阵列，并且孔的直径和膜胞的尺寸都具有较窄的分布。另外，考察了阳极氧化电压对膜胞尺寸、孔径大小、孔密度和膜胞密度的影响，表明在一定的电压范围内，膜胞和孔径都随电压的升高而增大，而孔密度和膜胞密度却随电压的升高而减小。     

聚吡咯纳米阵列电极的光电化学

以多孔的铝阳极氧化膜(AAO)为模板制备了直径约为80 nm聚吡咯(PPy)纳米线的阵列电极, 并研究了它的光电化学响应. 结果表明, 在电极电位低于－0.1 V(vs Ag/AgCl)时出现的阴极光电流是由聚吡咯纳米线的p型半导体性质引起的, 其平带电位为－0.217 V. 聚吡咯纳米线的长度对光电流的影响较大, 最佳长度为42 nm. 这是因为在很短的聚吡咯纳米线阵列中PPy太少, 产生的光电流弱, 而在过长的聚吡咯纳米线阵列中光生电子在到达电极基底前易于与光生空穴复合而消失. 聚吡咯纳米线有可能作为纳米光电器件用于未来微器件系统.     

肌红蛋白-纳米氧化铝模板-金胶复合组装体的直接电化学与电催化

将肌红蛋白(Mb)固定在纳米氧化铝(AAO)模板-金胶复合组装体修饰玻碳电极表面,制得Mb/AAO/Au colloid/GC薄膜电极.在pH=5.4的HAc-NaAc缓冲溶液中,该薄膜电极于-0.21 V(vs.Ag/AgC l)处有一对准可逆的氧化还原峰,为Mb血红素辅基Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的特征峰.在AAO/Au colloid薄膜的微环境中,Mb与玻碳电极间的电子传递明显加快,该Mb/AAO/Au colloid/GC薄膜电极还可用于过氧化氢和溶解氧的催化还原.     

氧化铝纳米线的制备及其形成机理

采用二次铝阳极氧化技术, 制备高度有序的铝阳极氧化膜(AAO模板). 经X射线衍射(XRD)分析, 模板为无定形结构. 将模板放入腐蚀液中, 可获得大量无定形结构的氧化铝纳米线. 模板在800 ℃下退火4 h后, 变为γ-Al2O3结构, 采用类似腐蚀液溶解模板, 得到大量γ-Al₂O₃纳米线. 研究了腐蚀液种类、腐蚀时间和模板晶体结构等因素对生成氧化铝纳米线的影响, 并利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和XRD对纳米线的形貌与结构进行了表征. 结果表明, 在多种腐蚀液中, 均可获得氧化铝纳米线; 随着腐蚀时间的增加, 纳米线的长度增加, 直径变小, 长径比增大; 氧化铝纳米线的晶体结构与所采用模板的晶体结构一致. 此外, 还采用原子力显微镜(AFM)和SEM对AAO膜的表面形貌及其结构特点进行了详细的观测, 并以此为基础讨论了氧化铝纳米线的形成机理, 认为AAO模板本身存在的花状微结构是形成纳米线的内因, 花瓣间的凹陷部位首先被腐蚀断裂, 形成氧化铝纳米线.     

Investigations on current transients in porous alumina films during re-anodizing using the electrochemical quartz crystal microbalance

Current transients and mass variations in as-prepared and heat-treated anodic alumina films were measured during re-anodizing by means of voltammetry and electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM), respectively. Aluminum electrodes (100 nm) on quartz crystals were prepared by thermal evaporation. Anodic alumina films were formed on the surface of Al electrodes in aqueous solutions of oxalic (0.3 M) and phosphoric (0.6 M) acid in the potentiostatic regime. The EQCM experiments did not detect an overshoot in the mass variation of the Al electrode during re-anodizing of heat-treated anodic alumina films. The observed current overshoot in transients proved the presence of electrons and electron holes injected from the contacts in the bulk of the oxide. This can be explained by the emergence of excess electrons in the barrier layer of the alumina films due to a change in the mobility of the electrons.     

Characteristics of polypyrrole (PPy) nano-tubules made by templated ac electropolymerization

Electrochemical alternating current (ac) method designed for the synthesis of polypyrrole (PPy) nano-tubule arrays is the topic of this paper. Two-step anodic aluminum oxide (AAO) membrane is used as a template. The morphology of PPy nano-tubules is observed by SEM and discussed. FTIR spectra exhibit that the peaks of PPy nano-tubules shift compared to conventional PPy film.     

Electropolymerization of polypyrrole, modified with germanium, on a passivated titanium electrode in aqueous nitrate solution: new results on catalytic reduction of protons and dissolved oxygen

Conductive polypyrrole (PPy) films and PPy films containing Ge microparticles were synthesized by anodic oxidation of pyrrole in acidic nitrate solutions using a bare passivated titanium electrode. Well-adhering black PPy films were obtained both under galvanostatic and potentiodynamic polarization. After the formation of the PPy film, during the first anodic cycle, an increase of the anodic deposition current with the number of cycles was observed, revealing the increase of conductivity of the growing film. The variations of the electrode surface area were estimated by impedance spectroscopy measurements. The kinetics of the PPy film formation is controlled by diffusion of the Py monomer in the solution. The diffusion coefficient, estimated by two different methods, was ca. 2×10^–6 cm² s^–1. The reduction rate of oxygen and protons at the Ti/PPy/Ge electrodes depends on how the Ge microparticles are incorporated in the PPy film. Optimum conditions for this incorporation are realized with thin PPy films and high Ge loading. Thermogravimetric analysis shows that the PPy film containing Ge microparticles is more thermally stable than the blank PPy film. Electronic Publication